מטיפול בלוקמיה ועד טלסקופ חלל: אלה הניסויים במשימת רקיע לשיגור האסטרונאוט הישראלי איתן סטיבה

 

 

1. אבחון מבוסס קריספר של וירוסים וחיידקים במשימות חלל

אבחון ברמה הגנטית הוא כלי רב עוצמה לזיהוי מדוייק של וירוסים, חיידקיים, ואף גנים ספציפיים, למשל כאלו המקנים עמידות לאנטיביוטיקה. מערכות קריספר נודעות בעיקר בזכות היכולות שלהן לשמש לעריכה גנטית, גילוי שעבורו הוענק פרס נובל בכימיה ב-2020. אולם מערכות אלו יכולות לשמש גם לאבחון גנטי פשוט ומהיר תוך כדי שמירה על ספציפיות גבוהה. מכיוון שמערכות קריספר הן קומפקטיות ביותר ואינן דורשות מומחיות או ציוד מיוחד, הן עשויות להתאים מאוד לשימוש במשימות חלל ארוכות, למשל בתחנת החלל הבינלאומית או למשימות עתידיות לחקר הירח ומאדים. בניסוי זה נבדוק רכיבים שונים של טכנולוגית הדיאגנוסטיקה הזאת בתנאי מיקרו-כבידה בתחנת החלל הבינלאומית. אנחנו מקווים שיהיה ניתן להשתמש במערכות הקריספר לדיאגנוסיטקה מדוייקת של חיידקים ווירוסים שעלולים לתקוף אנשי צוות במשימות חלל, ובעתיד אף לאבחן מחלות בחקלאות חלל.

• חוקרים ראשים: ד"ר דודו בורשטיין, אוניברסיטת תל-אביב וד"ר גור פינס, מכון וולקני.

 

2. Spacetravel - בחינה רב מימדית של תאי T בתנאי חלל לשיפור מערכת החיסון

Space-travels' acquired immunodeficiency- ניתוח רב-ממדי של הכשל החיסוני הנגרם בזמן שהות בחלל 

מערכת החיסון היא מכלול מנגנוני ההגנה של הגוף, ותפקודה התקין נחוץ לשמירה על הגוף מפני שלל סיכונים, כגון זיהומים ותאים סרטניים. מערכת החיסון משתנה מאדם לאדם, ופעילותה מבוקרת באופן מתמיד- שכן גם ירידה בתגובת מערכת החיסון וגם פעילות מוגברת שלה עלולים לגרום למחלות.

במחקרים שנעשו בעבר על צוותי משימות חלל, התגלה כי חלק ניכר מהאסטרונאוטים סבלו מהפרעות בתפקוד מערכת החיסון במהלך משימותיהם בחלל החיצון. עדות לכשל החיסוני שנגרם בחלל בא לידי ביטוי במספר אופנים, ובהם: פריחות עוריות, תסמיני אלרגיה, ואף התפרצות כיבים בשפתיים המעידים על שפעול מחדש של וירוס הרפס (HSV-1) רדום. אולם עד כה, טרם התגלה מדוע מתרחשת תופעה זו, וכיצד ניתן למנוע אותה במטרה להגן על בריאותם של אסטרונאוטים.

מתוך רצון להבין את השפעת החלל על תפקודה התקין של מערכת החיסון, ממנפים החוקרים הקלינאים במרכז הרפואי שיבא ועמיתיהם באוניברסיטת תומס ג׳פרסון בארה״ב, את פריצות הדרך הטכנולוגיות במתן רפואה מותאמת אישית. חברת ההזנק הישראלית OncoHost, מפתחת פלטפורמה חדשנית המסייעת בבחירת הטיפול המתאים לחולים אונקולוגיים בהתאם למאפייני מערכת החיסון האישית, ובאמצעות כלי ניתוח חלבונים ואלגוריתמי למידת מכונה מתקדמים, מתקבל ניתוח רב-ממדי של תפקודי מערכת החיסון השונים אצל הנבדקים. 

באמצעות ניתוח מאפייני פעילות מערכת החיסון לאחר הטיסה לחלל , יפענחו החוקרים את הגורמים המובילים לפגיעה החיסונית המתוארת. תובנות אלו יאפשרו פיתוח פתרונות כנגד הופעת הכשל החיסוני, ויסיעו במניעת מצבים מסכני חיים העלולים להיגרם במהלך משימות מאויישות לחקר החלל העמוק. בנוסף, אנו סבורים כי הדגמת הפוטנציאל הטמון באפיון מדוייק של מערכת החיסון האישית, יסייע במאמצינו לקידום רפואה מדוייקת ומותאמת אישית גם על פני הקרקע, ויאפשר את בחירת הטיפול האופטימלי עבור מטופלינו השונים.

• חוקר ראשי: ד"ר יעקב לורנס, המרכז הרפואי שיבא.
• צוות המחקר: פרופ׳ אדם דיקר, אוניברסיטת תומס ג'פרסון, ארה״ב
• שותפים: אוניברסיטת תומס ג'פרסון, ארה״ב וחברת ההזנק הישראלית OncoHost.
• ניסוי זה הוא חלק מהמחקרים הקליניים שיבוצעו על חברי סגל משימת AX-1.

 

3. The Human BBB In Space: השפעת הטיסה לחלל והחשיפה למיקרו-כבידה על מחסום הדם-מוח כפלטפורמה אפשרית לטיפול באלצהיימר

תפקוד תקין של תאי המוח הכרחי לתפקוד הגוף. בכדי להגן על רקמת המוח הרגישה, דפנות כלי הדם המספקים את המוח עטופים ברקמה ייחודית המונעת כניסה של חומרים רעילים וזיהומים מהדם אל המוח, ומאפשרת פינוי פסולת מהמוח לדם- הנקראת מחסום הדם מוח (Blood-Brain-Barrier). פגיעה בתפקודי המחסום מקושרת להתפתחות מחלות ניוון-עצבי (מחלות נוירודגנרטיביות), כגון אלצהיימר. בנוסף, המחסום מציב אתגר קליני- שכן הוא מונע מעבר תרופות מהדם אל רקמת המוח, הנדרשות לטיפול במחלות אלו.

במחקר, מבקשים חוקרי המרכז הרפואי שיבא, לבחון האם חשיפה לתנאי מיקרו-הכבידה בחלל מובילה לשינוי בתפקוד מחסום הדם מוח. הטסים לחלל יעברו בדיקות לא פולשניות מתקדמות- פרוטוקולי עיבוד מתקדמים של תוצרי סריקות MRI מוח ומיצוי סמנים חלבוניים מבדיקות דם לפני ואחרי הטיסה, אשר יאפשרו הדגמה של השינויים שחלו בתפקוד המחסום כתוצאה מהמסע בחלל והשהות בתנאי מיקרו-כבידה. התובנות הצפויות להתקבל במחקר פורץ הדרך, יסייעו בפיתוח יכולות השפעה על תפקוד המחסום ומעבר חומרים דרכו- הן בפינוי חלבוני הפסולת הרעילים והן להכנסה של תרופות. יכולות אשר יאפשרו טיפול באלצהיימר ומחלות נוירודגנרטיביות אחרות, ויסייעו למטופלים רבים ברחבי העולם.

• חוקרים ראשיים: ד"ר איציק קופר,PhD, מנהל קבוצת מחסום הדם מוח במרכז למדעי המוח ע''ש יוסף סגול, במרכז הרפואי שיבא ופרופ׳ יעל מרדור, המדענית הראשית וראש קבוצת מחקר הדימות המגנטית (MR) של המכון לטכנולוגיות מתקדמות במרכז הרפואי שיבא.
• ניסוי זה הוא חלק מהמחקרים הקליניים שיבוצעו על חברי צוות AX1. 

 

4. Urinalysis in Space - ביצוע בדיקת שתן וניתוח התוצאות בזמן אמת בתחנת החלל 

ככל שמשימות לחלל נעשות ארוכות ונפוצות יותר, האסטרונאוטים בהם יזדקקו למגוון של כלי אבחון לפיקוח על תפקודי הגוף, כולל בדיקת שתן. ניתוח דגימות שתן משמש כשיטה סטנדרטית לבדיקת מצבים בריאותיים שונים, החל מאפיון תהליכים מטבוליים ועד לתפקוד כליות. תפקוד הכליות בחלל הוא נושא שנחקר. עם זאת, מחקרים קודמים היו כרוכים בלכידת שתן בחלל ובדיקתו בחזרה לכדור הארץ. ההצעה מתמקדת בביצוע בדיקת ACR -יחס בין אלבומין לקריאטינין - בדיקת שתן בחלל, שמאפשרת לאסטרונאוטים למדוד את תפקוד הכליות בזמן אמת באופן עצמאי. 

• מחקר: Healthy.io.

 

5.Impact of Space-Travels on the Urinary Microbiome: בחינת השפעת הטיסה לחלל על שינוי באוכלוסיית המיקרוביום של דרכי-השתן ומשמעויותיו הקליניות

במסגרת ניסוי זה יבחנו הקלינאים החוקרים במרכז הרפואי שיבא, באוניברסיטת תומס ג׳פרסון, וחוקרים שותפים נוספים, את השינויים באוכלוסיית המיקרואורגניזמים המאכלסים את דרכי השתן (״מיקרוביום השתן״) של צוות משימת AX-1, לאורך כל שלבי מסעם לתחנת החלל הבינלאומית- לפני השיגור, בזמן המסע, ולאחר החזרה לכדור הארץ.

באמצעות שימוש בכלי ניתוח גנטי ואלגוריתמים מתקדמים של חברת MicroGenDX, לצד הצלבת ממצאי הניתוח עם הסתמנויות קליניות שונות בזמן המשימה, יספק צוות המחקר לראשונה תובנות אודות המתאם בין מאפייני המיקרוביום בדרכי השתן לבין הופעת סימפטומים ומצבי תחלואה. תובנות אלו יאפשרו פריצת דרך בהבנת הקשר הקליני בין אוכלוסיית המיקרוביום ובריאות מערכת השתן, ויאפשרו מתן טיפול רפואי הולם- הן עבור צוותי משימות בחלל והן עבור מטופלים על פני הקרקע.

• חוקרים ראשיים: ד"ר בן ברוסי, המרכז האונקולוגי, במרכז רפואי שיבא וד״ר פול צ׳אנג, המחלקה האורולוגית בביה״ח האוניברסיטאי תומס ג׳פרסון, ארה״ב.
• שותפים: בית החולים האוניברסיטאי תומס ג׳פרסון, פנסילבניה ארה״ב, האוניברסיטה הטכנולוגית של טקסס, טקסס ארה״ב, בית החולים האוניברסיטאי קווינס, אונטריו קנדה, ובתמיכת חברת MicroGenDx, טקסס, ארה״ב. 
• ניסוי זה הוא חלק מהמחקרים הקליניים שיבוצעו על חברי צוות AX1. 

 

6. Remote Evaluation of Emotional Distress - זיהוי מרחוק של התפתחות מועקה רגשית ומצבי סטרס 

הקשר בין הגוף והנפש הדוק- ומוכר כי מצוקה רגשית עשויה לגרום השלכות חמורות לא פחות מאשר תחלואה גופנית. אך בעוד שישנם פתרונות המאפשרים אבחון מצבי תחלואה גופנית מרחוק, כיום עוד אין פתרון טכנולוגי המאפשר זיהוי התפתחות מצוקה רגשית ומתח. ובעידן בו המגמה מעודדת אשפוז וירטואלי ומתן טיפול רפואי מרחוק, היכולת לנטר את שלומם של מטופלינו נדרשת אף יותר. ישנם מספר אתגרים המקשים על פיתוח פתרונות אבחון מצוקה רגשית מרחוק, שכן לא ניתן לצפות מראש חשיפה לאירועים הגורמים לסטרס ומצוקה. אך בניגוד לחיי השגרה, משימות חלל הינן סביבה מבוקרת ומנוטרת. ובמהלכן אירועים סטרסוגניים משמעותיים (לשם דוגמא, שיגור על גבי טיל במשקל 500 טון) צפויים ומתוכננים מבעוד מועד. לכן, הקלינאים והחוקרים בARC- המרכז לחדשנות רפואית בשיבא, במחלקה הפסיכיאטרית במרכז הרפואי שיבא ושותפיהם באוניברסיטת תומס ג׳פרסון בארה״ב, רותמים את ההזדמנות הייחודית במשימת רקיע לתחנת החלל הבינלאומית, על מנת לבדוק מתודולוגיה לניטור מרחוק של התפתחות מצוקה רגשית אשר מפותחת במרכז לחדשנות רפואית בשיבא, העושה שימוש באפליקציה חדשנית ובחיישנים מתקדמים.

לאורך כל שלבי המשימה לחלל, צוות המשימה יעשה שימוש יומי באפליקציית R-CARE. האפליקציה, שפותחה במיוחד למשימה, מכילה אוסף משחקונים קצרים המאתגרים ביצועים קוגניטיביים שונים- מטלות זיכרון וביצועים מוטוריים, ומעריכים את רמת המתח, ותחושת האמפתיה. באמצעות טכנולוגיות מתקדמות, ינוטרו מדדים פיזיולוגיים שונים של הטסים לחלל- דפוסי השינה, מדדים חיוניים, ותפקודיהם החושיים. 

בנוסף, במסגרת ניסוי זה תבוצע הדגמת טכנולוגיות חדשניות המשלבות יכולת חישה וניטור מרחוק וצפויות להעשיר את הפרמטרים הביו-פיזיולוגים הנאספים. הטכנולוגיות, המפותחות בידי סטארטאפים ישראליים, צפויות להעשיר את ארסנל הכלים הקליניים המאפשרים מתן רפואה מרחוק.

ניתוח הממצאים השונים יאפשר זיהוי של התפתחויות מצבי עקה בסביבה מבוקרת ומפוקחת, ויסייע בהמשך פיתוח הטכנולוגיה לניטור מרחוק של מצבי מצוקה רגשית. פתרונות אלו צפויים להוות נדבך משמעותי ביכולת לנטר את מצבם הגופני והנפשי של החולים, ולאפשר מתן רפואה מיטבית למטופלינו באשר הם- מאושפזים במחלקות שיבא השונות, מטופלי בית החולים הוירטואלי Beyond, ואפילו בחלל החיצון. 

• חוקר ראשי: ד"ר הראל בריס, ARC Space Lab של המרכז לחדשנות רפואית במרכז הרפואי שיבא.
• צוות המחקר: ד״ר אסף כספי, וגב׳ איריס שטיין מנהלי תחום טלה-רפואה ב-ARC המרכז לחדשנות רפואית בשיבא, ד״ר לימור כספי וגב׳ רחל קפלן, המחלקה הפסיכיאטרית במרכז הרפואי שיבא, פרופ׳ ג׳ורג׳ בריינארד ופרופ׳ ג׳ון האניפין, המחלקה הניורולוגית, אוניברסיטת תומס ג׳פרסון, פילדלפיה, פנסילבניה, ארה״ב
• שותפים: אוניברסיטת תומס ג'פרסון, מרכז ג׳פרסון-ישראל, וחברות ההזנק הישראליות X-Trodes ו-Sroke-Alert.
• ניסוי זה הוא חלק מהמחקרים הקליניים שיבוצעו על חברי צוות AX1.

 

7. Xtrodes- נספח א' לניסוי זיהוי מרחוק של התפתחות מועקה רגשית ומצבי סטרס 

טרם השיגור ולאחר החזרה לכדור הארץ, יבוצע ניטור מעמיק של דפוסי השינה של הטסים לחלל באמצעות ערכת Advanced Home Sleep Monitoring של חברת X-trodes. החברה, המפתחת חיישני עור-מלאכותי, פיתחה טכנולוגיה לבישה המאפשרת ניתוח מעמיק של שלבי השינה השונים לצד פרמטרים פיזיולוגיים נוספים, הנוחים לשימוש ומאפשרים ניטור גם בסביבה הביתית. תוצאות הערכה יאפשרו הערכה של רמות המתח הנפשי והפרעתו לשינה, כפי שמתבטאים בשינויי ארכיטקטורת שנת הלילה של סגל משימת AX-1.

• חוקר ראשי: חברת Xtrodes. 
• הדגמה טכנולוגית זו היא חלק מן המחקרים הקליניים שיבוצעו על חברי צוות משימת רקיע. 

8. Stroke-Alert- נספח ב' לניסוי זיהוי מרחוק של התפתחות מועקה רגשית ומצבי סטרס

חברת Stroke-Alert: החברה, אשר מפתחת ערכה לבישה לזיהוי שבץ מוחי, עושה שימוש בחיישן מתקדם וכלי למידת מכונה. לאחר חזרת המשימה לכדור הארץ, הטכנולוגיה תשמש להערכת התאוששות מערכת הלב וכלי הדם, ותסייע בזיהוי חזרה למצב הפיזיולגי הבסיסי, ומדדים ביופיזיולוגים המקושרים לסטרס.

• חוקר ראשי: חברת  Sroke-Alert.
• הדגמה טכנולוגית זו היא חלק מן המחקרים הקליניים שיבוצעו על חברי צוות משימת רקיע.

 

9. Veye Device  - הדגמת השימוש במכשיר Veye המאפשר ביצוע בדיקות דם ללא מחט במתארי משימות לחלל החיצון טרם שיגורו לתחנת החלל הבינלאומית

השהות בסביבת מיקרו-כבידה גורמת לשינויים רבים בגופם של האסטרונאוטים, וחלקם טרם מובן- כמו למשל השינוי שנגרם בייצור תאי דם אדומים ולבנים. בעבר, הניחו כי השהות בחלל גורמת לאנמיה. רק בשנים האחרונות, עם פיתוח אמצעים לביצוע בדיקות דם על סיפון תחנת החלל- התגלה שהמצב הפוך, וישנה עליה בכמות תאי דם אדומים, טסיות דם ורמות המוגלובין בדם. לאור המורכבות והעלות הגבוהה של ביצוע בדיקת דם קונבנציונליות על סיפון תחנת החלל, לא ניתן לבצע בדיקות דם תכופות- והשאלה כיצד משפיעה השהות במיקרו-כבידה על ייצור תאי הדם נותרה ללא תשובה.

במחקר זה, מבקשים צוות החוקרים ממכון העיניים במרכז הרפואי שיבא ומבית הספר לפיזיקה באוניברסיטת תל אביב, להדגים את השימוש בVeye- מכשיר חדשני אשר מפותח על ידם המאפשר ביצוע בדיקות דם ללא מחט ובזמן אמת, באמצעות צילום חלק קטן בקדמת העין ושימוש באלגוריתמי עיבוד תמונה ובינה מלאכותית מתקדמים. המכשיר הינו נייד וקל לתפעול, ומאפשר ביצוע בדיקות מעבדה ללא דקירת מחט גם במתארי רפואה מרחוק (״טלה-רפואה״) ובסביבות קיצוניות.

בניסוי זה צוותי משימת AX-1 יבצעו שימוש במכשיר לפני ואחרי הטיסה, לטובת הערכת ספירת הדם שלהם לפני ואחרי השהות בחלל. בנוסף לערך הקליני בביצוע הניסוי, ממצאיו צפויים לספק מידע נחוץ לקראת שילוח המכשיר לתחנת החלל הבינלאומית בהמשך השנה- לטובת ביצוע ניסוי קליני מתמשך וניטור בזמן אמת של השפעות החלל על ייצור תאי הדם.

בדיקות דם הינן האמצעי הנפוץ ביותר להערכה קלינית אובייקטיבית. מכשיר ה-Veye אשר יספק תחליף לבדיקות מעבדה שגרתיות ומתאים לפעילות גם בסביבות קיצוניות, צפוי לאפשר פריצת דרך משמעותית ביכולות הענקת טיפול באופן מיטבי ובכל מקום- על פני כדור הארץ או על סיפון תחנת החלל הבינלאומית.

• חוקרים ראשיים: פרופ' יגאל רוטנשטרייך, מרכז רפואי שיבא תל השומר, פרופ' חיים סוכובסקי, אוניברסיטת תל אביב.
• צוות המחקר: ד"ר יפעת שר-רוזנטל, המרכז הרפואי שיבא, ד"ר מיכאל מרג'ן ושחר כץ, אוניברסיטת תל אביב.
• ניסוי זה הוא חלק מהמחקרים הקליניים שיבוצעו על חברי סגל משימת AX-1.. 

 

10.Evaluation of visual functions during space flight   - הבנת והערכת השינויים בתפקוד הראייה במהלך טיסת חלל

דוחות רפואיים מטיסות בחלל קודמות הציגו תוצאות של שני מבדקים של תפקודי ראייה של הטייסים : חדות הראייה לרחוק וקרוב ומבדק של תפקוד הרשתית באמצעות לוח AMSLER. תפקודי הראייה השונים ניתנים להערכה באמצעות מספר מבדקים נוספים. כולם ביחד יכולים לתת תמונה מושלמת האם חוסר כוח המשיכה משפיע על מערכת הראייה. המבדקים שיבוצעו בנסיעה זו יהיו:ראיית צבעים,ראייה תלת מימדית,רגישות לראיית להבדל מטרה-רקע, שדה ראייה, לוח AMSLER , חדות ראייה לרחוק ולקרוב.      

• חוקר ראשיים: פרופ' אריה סולומון,המכון לחקר העין, אוניברסיטת תל אביב.
• ניסוי זה הוא חלק מהמחקרים הקליניים שיבוצעו על חברי צוות AX1. 

 

11. The eye in orbit - בדיקת שינויים אנטומיים ופונקציונליים עיניים המקושרים לטיסה לחלל באמצעות אמצעי הדמיה מתקדמים

לתנאי מיקרו-כבידה יש השפעה גדולה על האנטומיה של העין. ההשערה הנוכחית מבוססת על שינויים בלחץ בתוך עצב הראייה ומסביבו. ניקוז דם ברשתית ובשכבה הדמית עשוי להיעשות בסביבה של מיקרו כבידה. לאחרונה, שיטת הדמיה חדשה, אנגיוגרפיה טומוגרפיה קוהרנטיות אופטית (OCTA), הצליחה לחשוף שינויים מיקרו-וסקולריים ברשתית ובשכבה הדמית. עד כה לא פורסמו בדיקות הדמיה עיניות במיקרו-כבידה באמצעות OCTA. מטרת הניסוי היא לאפיין את כלי הדם בשכבה הדמית וברשתית באמצעות OCTA בכדי להבין טוב יותר את השינויים הקשורים לפיזיולוגיה של העין בסביבת חלל.

• חוקר ראשי: ד"ר גל אנטמן, המרכז הרפואי רבין.
• חוקרי משנה: ד"ר גלאור, ד"ר יסעור, ד"ר גבאי, פרופ' אירית בכר.
• ניסוי זה הוא חלק מהמחקרים הקליניים שיבוצעו על חברי צוות AX1.

 

12. אפיון השינויים החלים בתאים סרטניים בתנאי מיקרו כבידה בחלל, במטרה לפתח טיפולים חדשניים ללוקמיה בילדים 

לוקמיה היא מחלת  הסרטן השכיחה ביותר בילדים, המחייבת טיפול ממושך ואגרסיבי. הטיפול הקיים כיום יעיל ברוב המקרים, אך יעילותו גובה מחיר של רעילות גבוהה הגורמת לתופעות לוואי קצרות וארוכות טווח. כדי למצוא אלטרנטיבה לטיפולים הקיימים,  המערך ההמטולוגי-אונקולוגי במרכז שניידר החליט לבדוק את השפעת תנאי המיקרו-כבידה על תאי לוקמיה לימפובלסטית חריפה מסוג T, באמצעות שליחת התאים לחלל במעבדה מזערית. ממצאי הניסוי יושוו לניסוי זהה שיערך על פני כדור הארץ, תוך ניטור השינויים בביטוי הגנים בתאים. מאחר וניסויים מקדימים בתנאי מיקרו-כבידה הראו רגישות יתר לתאי סרטן, תוצאות המחקר יכולות לתרום להבנה של מנגנונים תאיים המושפעים ממיקרו-כבידה. הבנה זו תסייע לאופן בו יפותחו טיפולים חדשניים שיכולים לספק מענה טיפולי לסרטנים אגרסיביים ועמידים, ולהפחית את תופעות הלוואי של הטיפולים המקובלים כיום.  הניסוי ייעשה בשילוב ושיתוף של ילדים המטופלים במערך ההמטולוגי-אונקולוגי במרכז שניידר.

• חוקרת ראשית: ד"ר יהודית בירגר, המערך ההמטולוגי-אונקולוגי במרכז שניידר לרפואת ילדים.
• שותפים: המרכז החינוכי במרכז שניידר, מכון המחקר פלזנשטיין, אוניברסיטת תל אביב, חברת ספייס פארמה.

 

13. הדגמת השימוש במכשיר iCapture לביצוע סריקת רשתיות וניטור שינויים במבנה העיניים הנגרמים כתוצאה משהיה בתנאי מיקרו-כבידה בחלל החיצון

בשנים האחרונות התגלה כי שהייה בתנאי מיקרו-כבידה בחלל עשויה לגרום לשינויים אנטומיים ופיזיולוגיים בעצב הראייה, ברשתית ובמבנה קרקעית העין- וכשני שליש מהאסטרונאוטים ששבו לאחר משימות ממושכות בחלל דיווחו על פגיעה בראיה, ולעתים אף באופן בלתי הפיך. הגורמים העומדים בבסיס התופעה המכונה 'תסמונת נוירו-עינית הקשורה לחלל' (SANS) אינם ברורים, בין היתר לאור הקושי לבצע ניטור איכותי וזמין בזמן השהות בתחנת החלל הבינלאומית. כיוון שתופעה זו מעמידה בסכנה את הצוותים במשימות ממושכות, הבנת הגורמים לסינדרום SANS ומציאת פתרון לתופעה- הם שלבים הכרחיים טרם שליחת מסעות מאויישים לחקר החלל העמוק.

בניסוי זה, מבקשים החוקרים להדגים את יכולות מכשיר ה-iCapture45, אשר מפותח על ידי חברת ההזנק Spring Vision על בסיס פטנטים של מדעני המרכז לטכנולוגיות מתקדמות במרכז הרפואי שיבא. באמצעות חיישן מולטי-ספקטרלי חדשני, ואלגוריתמיקה מתקדמת- מספק המכשיר סריקות ברזולוציה גבוהה של קרקעיות העין, ומאפשר זיהוי השינויים המקושרים לתסמונת SANS.

במסגרת משימת רקיע, יבוצעו סריקות מקיפות של רשתיות העיניים של צוות משימת רקיע לפני ואחרי טיסתם לחלל וינוטרו השינויים בהן- במטרה לזהות את הנזק הנגרם כתוצאה מהטיסה לחלל. הניסוי יבחן יכולתו של המכשיר, המתאים להפעלה גם בתנאי מיקרו-כבידה, לספק פתרון לפיענוח התופעה והגורמים לה. מכשיר הiCapture, אשר צמח במעבדות שיבא ופותח בחברת ההזנק ספרינג, צפוי לאפשר מעקב איכותי ולאפשר שמירה על ראות עיניהם של מטופלינו- על כדור הארץ ובמסעות לחלל העמוק.

• חוקר ראשי:  ד״ר הראל בריס, מעבדת החלל של המרכז לחדשנות רפואית ARC, המרכז הרפואי שיבא. 
• צוות המחקר: פרופ׳ איל מרגלית, אופתלמולוג, חברת ספרינג ויז׳ן, ד״ר יחיא סוואטי, אופתלמולוג, בי״ח סנט. ג׳ון לעיניים במזרח ירושלים.
• שותפים: חברת ספרינג ביומד ויז׳ן, חיפה. ר בית החולים סנט. ג׳ון לעיניים, ירושלים. 
• ניסוי זה הוא חלק מהמחקרים הקליניים שיבוצעו על חברי צוות AX1.

 

14. Neurowellness in Space - הערכה קוגניטיבית של האדם בתנאי מיקרו-כבידה באמצעות מערכת EEG מתקדמת

עם התכנון למשימות חלל ארוכות טווח, מעקב אחר רווחתם של אסטרונאוטים לאורך תקופות ארוכות הופך להיות הכרחי. בפרט, קיים צורך קריטי לפקח על פעילות המוח ועל התפקוד הקוגניטיבי של השוהים בתנאי מיקרו-כבידה לאורך זמן. מטרת הניסוי היא ניטור הפעילות המוחית של איתן סטיבה בכדור הארץ (לפני ואחרי) ובמהלך שהותו בתחנת החלל במצב מנוחה ובעת ביצוע פעולות קוגניטיביות שונות. בדיקות EEG (אלקטרואנצפלוגרפיה) יבוצעו על ידי מערכת EEG חדשה של חברת brain.space ברזולוציה גבוהה מבוססת חיישנים יבשים, המתאימה עצמה באופן אוטומטי לראש הנבדק. נתונים שיאספו ינותחו באמצעות מגוון מדדים מוחיים מתקדמים על ידי המעבדה של ד"ר אורן שריקי באוניברסיטת בן-גוריון בנגב.

• חוקרים ראשיים: חברת brain.space: אמיר שטיינברג, ישראל דויטש וד"ר ערן פריבמן. אוניברסיטת בן-גוריון בנגב: ד"ר אורן שריקי, אופיר אלמגור ועופר אבין.
• ניסוי זה הוא חלק מהמחקרים הקליניים שיבוצעו על חברי צוות AX1.

 

15. Reflective Eye Test - בדיקת עיניים באמצעות יישומון ייחודי

חשיפה ממושכת בתנאי מיקרו-כבידה במהלך משימות חלל עלולה לפגוע בראייה ולגרום לתסמונת נוירו-עיני. התסמינים המדווחים כוללים ירידה בראייה, שינויים בעצב הראייה, ברשתית, ושינוי בשגיאת השבירה.  מטרת המחקר במשימת החלל רקיע של אוניברסיטת בר אילן בשיתוף המכון הישראלי לרפואת חלל ותעופה לבחון את השפעת תנאי המיקרו-כבידה על תפקוד הראייה, באמצעות בדיקת ראייה פונקצוינלית דיגיטלית במחשב טאבלט. הבדיקות ישולבו בטכנולוגיה בדוקה וקיימת בחסות חברת  Cortex Therapeutics (Glassesoff) .

• חוקר ראשי: פרופ' אורי פולת, אוניברסיטת בר אילן.
• שותפים: פרופ' יוסי מנדל, אוניברסיטת בר אילן וד"ר ערן שנקר, המכון הישראלי לרפואת חלל ותעופה (IAMI).

 

16.  Overhead Spectacles- בחינת טכנולוגיית משקפיים חדשנית לאסטרונאוטים עם זוקן ראייה (Presbyopia)

זוקן ראייה היא חוסר היכולת של העין המזדקנת להתמקד במרחקים קרובים. הפתרון הנפוץ הינו שימוש בעדשות תוספות מתקדמות (PALs) המספקות שיפור אופטי בחלק התחתון של העדשה ומאפשרות ראייה ברורה למרחק קרוב. Shamir OverHead PALs מציעים פתרון לאסטרונאוטים בעלי זוקן ראייה במהלך משימות חלל באמצעות עיצוב ייחודי המשלב אזור ראייה קרוב הממוקם בחלקה העליון של העדשה. מטרת הניסוי היא בחינת השימוש בעדשות אלו כדי לאפיין ראייה ברורה של אובייקטים קרובים הנמצאים מתחת ומעל לגובה העיניים של האסטרונאוט, כמו מכשירים ופאנלים עיליים.       

• חוקר ראשי:  שמיר אופטיקה.

 

17. Meat For Space - בחינת יכולת התמיינות של תאי פרה לתאים הבונים את רקמת השריר – הסטייק – בתנאי מיקרו כבידה

שהייה ממושכת בחלל מוגבלת ביכולת לספק תזונה איכותית לאסטרונאוטים. חברת אלף פארמס (Aleph Farms) מפתחת פלטפורמה טכנולוגית לייצור של סטייקים מתאים של פרה בתהליך הצורך חלק קטן משמעותית מן המשאבים הדרושים לגידול בעל חיים שלם לשם בשר. בנוסף, מבוצע התהליך בתנאי סביבה סטריליים המבטיחים את יעילותו, את תדירותו ואת בטיחות המוצר הסופי. החברה ערכה ניסוי ראשון מוצלח בתחנת החלל הבינלאומית בספטמבר 2019 בו הצליחה להרכיב רקמת בשר באמצעות ביו-הדפסה תלת מימדית. בניסוי הנוכחי, במסגרת משימת רקיע, נחקור את השפעת חוסר הכבידה על התרבות והתמיינות של תאי פרה, לכדי התאים הבונים את רקמות השריר, אבני הבניין של הסטייק. הבנת תהליכים אלו תקדם את יכולתה של החברה לפתח תהליך שלם של ייצור סטייק מתורבת למשימות חלל ארוכות טווח מחד, ומאידך לבניית תהליך ייצור יעיל המצמצם את טביעת הרגל הסביבתית בכדור הארץ.

• חוקר ראשי: ד"ר נטע לבון, CTO and VP R&D, אלף פארמס (Aleph Farms).
• חוקר משני: ד"ר צביקה תמרי -  ראש צוות חקר חלל, אלף פארמס (Aleph Farms).
• שותפים: SpacePharma ,Space Applications .

 

18. ההשפעה של טיסה לחלל על בריאות הלב וכלי הדם של האסטרונאוטים

היעדר כוח הכבידה בחלל משנה את מבנה הלב ואת גודל חללי הלב. בנוסף חשיפה לקרינה בחלל עלולה להאיץ התקדמות של טרשת עורקים ואף לגרום להסתיידויות בכלי הדם. לכן על המועמדים לטיסה לחלל לבצע בדיקות מקיפות של מערכת הלב וכלי הדם ובכך רכשנו כבר ניסיון.

טכנולוגיות מולקולריות חדשניות מאפשרות לנו לזהות מצבי בריאות שונים בגוף האדם. באמצעות בדיקה יסודית של דגימות ביולוגיות (דם, רוק, שתן וצואה), גילינו שאחוז משמעותי מהחומרים הביולוגים (מטבוליטים) הנמצאים בזרם הדם הם תוצר ייחודי של חיידקים מהמיקרוביום (סך החיידקים המאכלסים את גוף האדם המצויים במערכת העיכול). המיקרוביום משתנה בעקבות שהייה בחלל ושינוי תזונתי בחלל וכתוצאה מכך אנו צופים שישתנו גם המטבוליטים בדמם של האסטרונאוטים הטסים לחלל. 

בשנים האחרונות יצרנו את אחד מבסיסי הנתונים הגדולים בעולם של חולי לב ובהשוואה לאנשים בריאים. באמצעות מודלים מתמטיים ולמידת מכונה (machine learning) אפיינו מסלולים מטבוליים המתווכים על ידי חיידקי המעי וקשורים למערכת הלב וכלי הדם שלא היו ידועים עד כה. במחקר שנערוך כעת בית החולים בילינסון ובשיתוף עם מכון וייצמן, נחקור אצל האסטרונאוטים את אותם מסלולים מטבוליים שגילינו באנשים "רגילים" שאינם טסים לחלל. תכנית המחקר שלנו היא לבנות מפה מטבולית אישית מדוייקת לכל אסטרונאוט המבוססת על המיקרוביום והמטבוליטים מדגימות ביולוגיות שנאסוף מהאסטרונאוטים בנקודות זמן שונות לפני ואחרי הטיסה. מפה מטבולית זו תאפשר לנו להעריך את השינוי בסיכון הקרדיו-וסקולרי עבור כל אסטרונאוט בעקבות טיסה לחלל ובכך להבין באופן מקיף ומדויק יותר את ההשפעה של שהייה בחלל על המערכת הקרדיו-וסקולרית. זהו מחקר חלוצי ופורץ דרך ואנו שמחים על ההזדמנות שניתנה לנו לשתף פעולה עם פרוייקט "רקיע" ועם הישראלי שני בחלל - הטייס איתן סטיבה.

• חוקרים ראשיים: פרופ' רן קורנובסקי, ד"ר יעלה טלמור-ברקן, פרופ' ערן סגל, ד"ר איתמר מחול.
•  ניסוי זה הוא חלק מהמחקרים הקליניים שיבוצעו על חברי צוות AX1

 

19. השפעת מיקרוכבידה על הזדקנות המערכת החיסונית ומחלת האלצהיימר

הצוות של פרופ' שוורץ חוקר השינויים החלים בהבנת אינטראקציות בין מוח/ מערכת חיסון, מתוך הכרה שלמערכת החיסון תפקיד מפתח בתפקוד ושיקום המוח לכל החיים, כמו גם בעמידות למצבי לחץ. הצוותהראה שהזדקנות חיסונית היא גורם מפתח שקובע את העיתוי, חומרתה ומהירות ההתקדמות של דמנציה, כולל מחלת אלצהיימר. בנוסף נמצא כי מערכת החיסון אינה הגורם העיקרי לדמנציה, תפקוד לקוי או תשישות שלה תורמים להאיץ את המחלה. תשישות המערכת החיסונית עשויה להיות מואצת על ידי גורמים סביבתיים כולל תזונה, חוסר שינה, מחזור צירקדי ומצב נפשי.

במסגרת משימת "רקיע", הצוות של פרופ' שוורץ מציע לחקור אם מצבים נטולי כוח הכבידה עשויים להשפיע על מערכת החיסון, עם השפעה על תפקוד המוח.

אפיון השינויים האימונולוגיים הקשורים לתנאי כבידה נמוכה עשוי לסייע בזיהוי גורמים תזונתיים שיכולים להגן מפני השפעות אלו. התוצאות עשויות לזהות מסלולי הפעלה חדשים ועשויות להדגיש הזדמנויות להתערבויות טיפוליות העשויות לשמש כדי להאט את הכשלים במערכת החיסון שיש להן השפעה על אובדן קוגניטיבי מואץ הקשור להזדקנות ומחלת אלצהיימר.

• חוקרת ראשית: פרופ' מיכל שוורץ, המחלקה לנוירוביולוגיה, מכון ויצמן, רחובות.
• ניסוי זה הוא חלק מהמחקרים הקליניים שיבוצעו על חברי צוות AX1.

 

20. Pathogens’ Gene Expression - אפיון מנגנון הביטוי הגנטי העומד בבסיס השפעת תנאי החלל על עלייה באלימותם של חיידקים מחוללי מחלות

חיידקי סלמונלה אנטריקה, פתוגנים נפוצים הגורמים מחלות באדם ובחי, מהווים אחד הגורמים העיקריים להרעלות מזון בארץ ובעולם. מחקרים קודמים, ובכללם ניסוי שנעשה על ידי צוות החוקרים משיבא בשנת 2020, מצאו כי בתנאי מיקרו-כבידה ישנה עליה משמעותית ביכולתם של החיידקים לגרום לתחלואה משמעותית- באמצעות עליה במנגנוני האלימות שלהם ושיפור בעמידותם לאנטיביוטיקה. הבנת המנגנונים אשר עומדים בבסיס התופעה נדרשת לטובת פיתוח טיפולים רפואיים הולמים, ולהתמודדות עם התחלואה והעליה בעמידות החיידקים לטיפולים האנטיביוטיים הנוכחיים.

משימת רקיע מהווה הזדמנות יוצאת דופן להמשך מחקר הנושא. במסגרת המחקר יגודלו תרביות חיידקים מחוללי מחלות בחלל, ותרביות זהות יגודלו במקביל גם על פני כדור הארץ. חוקרי המרכז למחלות זיהומיות במרכז הרפואי שיבא, יערכו השוואה של מאפיינים שונים בין התרביות- כגון ההבדלים בקצב ובאופן הגדילה בין תרביות הפתוגנים, לצד ניתוח השינויים שחלו בביטוי הגנטי העומדים בבסיס העליה באלימותם של החיידקים. ובכך, התובנות ממחקר זה צפויות לספק מידע משמעותי אודות המנגנונים המובילים לעלייה באלימות החיידקים, ולסייע בפיתוח דרכי התמודדות וטיפולים כנגד התחלואה הנגרמת ממחוללים אלו.

• ניסוי זה מהווה חלק בלתי נפרד ממשימת 'רקיע' ועבר את סקרי התיכנון והבטיחות, אך בשל פערים טכנולוגיים, הניסוי מתוכנן להתבצע בתחנת החלל בקיץ 2022, ומלווה על ידי משימת רקיע.
• חוקר ראשי: פרופ' אוהד גל- מור , המרכז למחלות זיהומיות במרכז הרפואי שיבא תל השומר.

 

21. מיקרוביוטה

הניסוי יבדוק את השפעת מיקרו-כבידה שבחלל על חיידקי המיקרוביוטה שנמצאים במעי, וכמו כן את השפעת האנטיביוטיקה על מיקרוביוטה בתנאי מיקרו-כבידה. כלומר, אנו הולכים לבדוק את השינויים שיתקבלו בחיידקים, ומכך להסיק על תפקוד המיקרוביוטה בחלל כנגד אנטיביוטיקה- בניסיון לייעל את השתלות המיקרוביוטה בכדור הארץ וגם בחלל.

ניסוי זוכה גמר תוכנית ספייסלאב 2021 – תיכון חדש ע"י יצחק רבין תל אביב.

• חוקר ראשי: בית הספר תיכון חדש תל אביב, כחלק מתכנית ספייס-לאב של קרן רמון.

 

22. התכלות פלסטיק בחלל ע"י חיידק Ideonella Sakaiensis

מטרת הניסוי לבדוק את השפעת המיקרו-גרביטציה על קצב ההתכלות של פלסטיק על ידי החיידק Ideonella Sakaiensis.

לאחרונה התגלו שישנן בקטריות שכאשר שוכנות בתנאי מיקרו גרביטציה הן עוברות תהליך שינוי בגנום שלהם (מוטציות), שמקנה להן יכולות מפותחות. בקטריות אלו הופכות לחזקות, גדולות ויכולת התרבות שלהן מהירה יותר בהשוואה לחיידקים אחרים. החיידק אותו אנו חוקרים (Ideonella Sakaiensis) הוא מסדרה של חיידקים שעוברים תהליך זה. לכן, אנו משערים כי גם Ideonella Sakaiensis תעבור את אותה התפתחות בחלל ובעקבות כך יוכל לכלות יותר פלסטיק לעומת חיידקים שלא עברו את המוטציה.

• ניסוי זוכה גמר תוכנית ספייסלאב 2021 – תיכון שמעון בן צבי גבעתיים. 
• חוקר ראשי: בית הספר שמעון בן צבי גבעתיים, כחלק מתכנית ספייס-לאב של קרן רמון.

 

23.  בחינת ישימות הסידן האמורפי (ACC) לטובת הארכת שהייה אנושית בחלל 

המאה ה-21 תתמקד בהזדמנויות מחוץ לכדור הארץ אשר יאפשרו מחקרים מדעיים ובעתיד התיישבויות בחלל. אחד מהאתגרים שבני אדם מתמודדים איתם במימוש שאיפה זו היא התגברות על התדלדלות עצם ושריר אשר מתרחשים בעקבות שהייה ארוכה (6< חודשים) בתנאי מיקרו כבידה .

Amorphical  מייצרת נוסחה ייחודית של סידן פחמתי אמורפי  (ACC)  שבמחקרים קליניים ופרה קליניים הוכיחו ספיגה משופרת באופן משמעותי של המוצר ביחס לפתרונות אחרים ובהתאם עלייה במסת עצם כמו גם בשרירים .

הניסוי יבוצע באמצעות-Lab on a chip שבחלקו יהיו תאי שריר אנושיים  (ניסוי ובקרה) ובחלקו תאי עצם אנושיים  (כנ"ל) שלהם תוזרם מדיה הכוללת ACC ותיבחן התמיינות התאים עם וללא סידן אמורפי .את הניסוי תוציא לפועל  SpacePharma  המתמחה בניסויים ביולוגיים בחלל.

זהו ניסוי המשך לניסוי קודם שבוצע באמצעות פרויקט ספייסלאב של קרן רמון לפני כחמש שנים באמצעות תאי עצם של עכבר .

• חוקרים ראשיים: חברת Amorphical – דר' יגאל בלום, יוסי בן , מוטי טיקוצ’ינסקי , אורית איכר, שרה נוימן , יוסי ימין וצוות SpacePharma .

 

אופטיקה ותקשורת

1. Fluidic Space Optics – אופטיקת חלל נוזלית - עיצוב נוזלים לרכיבים אופטיים בתנאי מיקרו-כבידה.

 ניסוי זה ידגים לראשונה אי פעם ייצור של רכיבים אופטיים בחלל.   ההדגמה חשובה הן לפיתוח יכולות הייצור בחלל (in-space manufacturing) והן כצעד ראשון לטובת יצירת טלסקופי חלל גדולים במיוחד העשויים מנוזלים.

על פני כדור הארץ, רכיבים אופטיים מיוצרים באמצעות תהליכים מכניים של כרסום וליטוש, שהינם כבדים, עתירי אנרגיה, ומייצרים פסולת רבה, ולכן אינם מתאימים לשימוש בחלל. עם זאת, משימות חלל עתידיות (למשל למאדים) יצטרכו להיות עצמאיות לחלוטין ולהיות מסוגלות לייצר רכיבים אופטיים רבים הנמצאים בחללית – מהמשקפיים של האסטרונאוטים, ועד לחיישנים ומצלמות.  סוכנות החלל האמריקאית מתעניינת בשיטה כדרך לייצר בעתיד טלסקופי חלל ענקיים, המוגבלים כיום על ידי גודל המשגר שנושא אותן לחלל. 

איתן סטיבה ידגים כי באמצעות שליטה במתח הפנים של נוזלים במיקרו כבידה, ניתן לייצר בחלל רכיבים אופטיים באיכות מעולה.  באמצעות שימוש בפולימרים, איתן אף ימצק את העדשות הנוזליות ויחזיר אותן לכדור הארץ לאיפיון.   הניסוי המדעי יהיה מלווה בניסוי חינוכי בחלל המדגים יצירה של עדשה ממים, וכן ניסוי חינוכי בכדור הארץ שיאפשר לתלמידים בכיתות לבצע ניסוי דומה.

• חוקר ראשי: פרופ' מורן ברקוביץ', הפקולטה להנדסת מכונות, הטכניון.
• שותפים: הטכניון  NASA Ames Research Center.

 

2. NISSAN-Nano ISS Antenna - הדגמת פריסה של אנטנה ייחודית תחת תנאי מיקרו כבידה בתחנת החלל

חברת ההזנק אן אס אל קום מפתחת לוויני תקשורת קטנים בעלי רוחב סרט רחב.הטכנולוגיה מבוססת על אנטנה נפרשת בחלל העשויה מחומרים גמישים ייחודיים. האנטנה לא יציבה מבנית תחת כח הכבידה של כדור הארץ ולכן ניסויי פריסה ובדיקת צורתה נעשה בתנאי מיקרו גרביטציה. תנאים אלה ניתן לייצר רק במטוס יעודי המתמרן בשמיים ומאפשר כ 20 שניות בלבד. ניסוי בתנאים ממושכים של מיקרו גרביטציה נחוץ לסיום שלב הוכחת האנטנה.

• חוקר ראשי:  דניאל רוקברגר, חברת  NSLComm,  אפי קסנטיני ועידו דגן.

 

3. ניסוי מטה-קסמים

השדה המגנטי של כדור הארץ מגן עלינו מפני חלקיקים טעונים וקרינה קוסמית. מדידת השדה המגנטי מהחלל חשובה לשיפור מערכות ניווט אך דורשת הרחקה משמעותית של החיישנים מהלוויין. ניסוי מטה-קסמים נועד לבחון טכנולוגיה המאפשרת פרישה עתידית של חיישנים מגנטים מננו-לוויינים. הפרישה מבוצעת באמצעות מטה-קסמים המשוגר במצב מקופל ונפרש באופן ספונטני עם שחרורו לחלל. מטה הקסמים קל משקל ועשוי מפולימר העמיד לסביבת החלל אשר עבר תהליך עיצוב ייחודי בטמפרטורה גבוהה. מטרת הניסוי הינה לבחון ולתעד את פעולת מנגנון הפרישה בתנאי חוסר כבידה ואת התאמת המנגנון לשימוש בננו-לוויינים. מנגנון מטה-קסמים פותח ע"י קבוצת חוקרים בהובלת ד"ר רונן ורקר ממחלקת סביבת חלל במרכז למחקר גרעיני בשורק, מחלקה המהווה מוקד ידע לאומי לחקר סביבת החלל. 

• חוקר ראשי: רונן ורקר, המרכז למחקר גרעיני שורק.

 

אסטרופיסיקה

1.- ILAN-ES  תצפיות מהחלל על שדוני ברקים ותופעות חשמל אטמוספרי נוספות בשיתוף תחנות קרקע ברחבי העולם.

אלפי סופות ברקים מתרחשות בכל רגע נתון ברחבי כדור-הארץ, בקצב ממוצע של כ-50 ברקים בשנייה. לברקים נלוות תופעות מזג-אוויר סוער כגון ברד, שטפונות וטורנדו, והם משפיעים גם על הרכבה הכימי של האטמוספירה. ניסוי ILAN-ES  עוסק בתצפיות מתחנת-החלל על סופות ברקים ועל תופעות אופטיות באטמוספירה העליונה, הקשורות לברקים חזקים במיוחד. תופעות אלה נקראות שדוני-ברקים והן מתרחשות בין הגבהים 50 ל-90 ק"מ, בשכבות המזוספרה והסטרטוספרה. לתצפיות מהחלל יצטרפו מדידות מרשת של מצלמות במקומות שונים ברחבי העולם, כולל מ-11 בתי-ספר בישראל ו-6 בתי-ספר באפריקה ובהונג-קונג. גם קבוצות מחקר מיפן, צרפת, הונגריה, ניו-זילנד, דנמרק, ארה"ב וברזיל תשתתפנה בתצפיות, להן יצטרפו חובבים בפוארטו-ריקו, במרכז אירופה ובדרום-אמריקה. בנוסף, יאספו נתונים ממערכות גלובליות ומרשתות עולמיות בתחומים שונים של הספקטרום האלקטרומגנטי שעוקבות אחרי סופות ברקים – לצורך מיפוי הברקים החזקים. 

תחזיות יומיות על מיקום הסופה יועברו לתחנת החלל הבינלאומית מצוות המדענים, שינחה את איתן להיכן להפנות את המצלמה, באופן דומה לביצוע ניסוי MEIDEX על מעבורת החלל קולומביה בשנת 2003, על ידי אל"מ אילן רמון ז"ל. 

מטרת המחקר היא לשפר את הבנת התהליכים החשמליים באטמוספירה ומציאת הקשר בינם לבין שינויי האקלים המתרחשים בתקופה הנוכחית.

• חוקרים ראשיים: פרופ' יואב יאיר מאוניברסיטת רייכמן ופרופ' קולין פרייס מאוניברסיטת תל-אביב.
• שותפים: בפרויקט משתתפים מדענים רבים מגופי מחקר מובילים בישראל ובעולם: האוניברסיטה העברית, הטכניון, אוניברסיטת אריאל, אוניברסיטת סטנפורד, האוניברסיטה הטכנית של דנמרק, אוניברסיטת הוקאידו ביפן, אוניברסיטת טולוז בצרפת, הסוכנות הלאומית לחקר החלל של ברזיל, אקדמית חיל-האוויר של ארה"ב, המצפה הלאומי של אתונה, האקדמיה למדעים של סין, אוניברסיטת כרונינגן הולנד.

 

2.COTS-CAPSULE  - פיתוח מנגנון להגנה על מערכות חלליות מנזקי הקרינה הקוסמית.

משימת הכספת, שתשוגר לתחנת החלל הבינלאומית הינה חלק מתוכנית למחקר ולפיתוח מנגנון חללי חדשני. המנגנון יאפשר שימוש באלקטרוניקה מסחרית בסביבת החלל ויספק הגנה כנגד תופעות הנזק הנגרמות על-ידי קרינה קוסמית. מנגנון הכספת הינו בעל פוטנציאל מהפכני בתחום הלוויינות ויהיה בעל השפעה כלכלית משמעותית. המנגנון יאפשר שימוש ברכיבים אלקטרוניים מתקדמים בסביבת חלל ויקצר בצורה ניכרת את זמני ועלויות הפיתוח של מוצרים חלליים. שילוב משימת הכספת במסגרת תוכנית רקיע יספק הזדמנות נדירה לבחון את אבני הבניין של טכנולוגיה זו בחלל, במסגרת המשימה הלאומית לשיגור הישראלי השני לחלל. במקביל למחקר האקדמי, הפעילות ונושא המחקר ממונפים לטובת קידום תוכנית חינוכית-מדעית בתחום החלל והקרינה.

• חוקר ראשי: יואב שמחוני, אוניברסיטת תל אביב.
• שותפים:  אוניברסיטת תל-אביב, התעשייה האווירית, מכללת אפקה.

 

3. AstroRad - בחינת דור חדש של חליפת הגנה מקרינה

אסטרוראד הינו אפוד מגן נגד קרינה מבוסס הגנה סלקטיבית אשר פותח כדי להגן על אסטרונאוטים בדרכם לירח או למאדים. במשימות ממושכות הקרינה באזורים אלו עלולה לפגוע בתפקודם ובטווח הארוך אף להיות קטלנית. האפוד נמצא כעת בבדיקות ארגונומיות על ידי צוות נאס"א בתחנת החלל הבינלאומית במחקר בחסות סוכנות החלל הישראלית. הישראלי השני בחלל איתן סטיבה יצטרף אל הצוות במחקר וילבש את האפוד בתנאי מיקרו כבידה למשך זמן משתנה במהלך פעילויות שגרתיות, תוך הערכת טווח התנועה, הנוחות וחוויית המשתמש הכללית של האפוד. סטיבה יספק משוב קריטי אשר יבטיח כי האסטרוראד יהיה כשיר לשימוש במסעות ממושכים לחלל העמוק. 

• חוקר ראשי: חברת  StemRad.

 

4. Vacuum-Arc-Thruster - הדגמת והוכחת הנעה באמצעות טכנולוגיית VAT בחלל

המערכת הניסויית היא מודול הנעה ללוויינים זעירים המאפשר יכולת תמרון בחלל. מודול ההנעה מבוסס על טכנולוגית מנוע קשת-חשמלית עם מערכת הזנה בורגית (ISF-VAT) שפותחה במשך שש השנים האחרונות במכון אשר לחקר החלל וממוסחרת ע"י חברת ספייס פלזמטיקס. הניסוי הוא הדגמה ראשונה בחלל של מנוע זה. הניסוי יתבצע מחוץ לתחנת החלל הבינלאומית בתוך מתקן ה-MISSE של חברת Alpha Space. הניסוי יכלול הפעלת של המנוע למשך 24 שעות. הנתונים שיאספו יכללו תמונות וידאו של שובל המנוע וכן מדידות הספק וטמפרטורה. בסיום הניסוי  מודול ההנעה יוחזר לכדור הארץ לצורך בדיקתו במעבדה. חוקר ראשי: ד"ר יגאל קרונהאוז.

• שותפים: Space Plasmatics.

 

5. GALI - מעקב אחרי התפרצויות קרני גמא באמצעות מערך חיישנים בדיוק גבוה (ביצוע מחוץ לתחנת החלל).

האתגר העיקרי בפיתוח גלאים להתפרצויות קרינת גמא הוא לזהות את כיוון ההתפרצות יחסית לנקודת התצפית. צוות המחקר בטכניון פיתח מערכת גלאים המאתרת את כיוון ההתפרצות טוב מכל מערכת קיימת בגודל דומה – נפח של 1 ליטר. העיקרון המנחה הוא שימוש בהסתרות הדדיות בין נצנצים (scintillators) קטנים. המערכת מאפשרת שחזור של כיוון ההתפרצות בדיוק העולה על 2° - רמת דיוק שהושגה עד כה רק בגלאים גדולים על לווין ייעודי. הצוות הטכניוני הדגים יכולות אלה בסימולציות מחשב וכן במודל מעבדה, ובקרוב תשוגר המערכת לתחנת החלל הבינלאומית כדי להוכיח את יכולותיה בזיהוי התפרצויות אסטרופיזיקליות. מערכת הגלאים צפויה לגלות ולאכן עשרות התפרצויות קרינת גמא במהלך שהותה בתחנת החלל.

• ניסוי זה מהווה חלק בלתי נפרד ממשימת 'רקיע' ועבר את סקרי התיכון והבטיחות, אך בשל הצורך בשימוש בזרוע הרובוטית לביצוע הניסוי מחוץ לתחנת החלל, הניסוי יבוצע במאי 2022 במסגרת טיסת המטען Spx-25 ומלווה על ידי משימת רקיע.
• חוקרים ראשייים: פרופ' אהוד בכר ופרופ' שלומית טרם עם הדוקטורנט רועי רחין, הפקולטה לפיזיקה בטכניון.
• שותפים: התעשייה האווירית - מפעל חלל.

 

חקלאות

1.  Space Hummus - בדיקת היתכנות להנבטת חומוס בתנאי מיקרו-כבידה, וביצוע שליטה בקצב הגדילה עבור מושבות עתידיות על הירח

ערכות תומכות חיים צמחיות הן מרכיב אסטרטגי בטיסות ארוכות בחלל ובהתיישבות על הירח והמאדים לייצור חמצן ומזון. המגבלה העיקרית של מערכות אקולוגיות קטנות היא היכולת לייצב את המערכת ולמנוע כשל אקולוגי. מטרת הניסוי לטווח הארוך היא להשתמש בביולוגיה סינתטית ואופטוגנטיקה לשליטה ישירה במסלולים התוך-תאיים של הצמח באמצעות אור. איתן סטיבה ידגים את הטכנולוגיה והביולוגיה הבסיסיים הנדרשים לבקרה במערכת אופטוגנטית על גרגרי חומוס. כלים שפותחו בהצעה זו יכולים לשמש לקיום חיים על פני הירח ומעבר.

• חוקר ראשי: ד"ר יהונתן ויינטראוב, אוניברסיטת סטנפורד, אחד ממייסדי החללית בראשית.
• שותפים: שטראוס, Sabra, קבוצת חיפה,PillCam , משפחת גולדברג קנדה , D-MARS, מרכז מדעים ירוחם Moon2Mars Ventures ו Aviv Labs.

 

2. Fresh Green in Space - גידול של צמח עדשת המים בתנאי מיקרו-כבידה

צמחי עדשית המים (duckweeds (הינם הירקות הירוקים המבטיחים ביותר לחקלאות בחלל. הם עשירים מאוד בפיטונוטריינטים חיוניים, ומאופיינים בקצב צמיחה מהיר ביותר, הביומסה מכפילה את עצמם כל 72-48 שעות. הם היעילים ביותר מבחינת משאבי גידול וכל הירק ראוי למאכל. חברת גרינאוניקס פיתחה מערכות סטריליות אוטומטיות ואוטונומיות לגידול צמחי עדשית המים המבוססות על בקרת חוג סגור בזמן אמת, מבוססת על עיבוד תמונה של תרבית הצמח הגדל. בקרה זו משפרת את התפוקה, האיכות ובטיחות צריכת הירק. באמצעות מערכת בקרה ייחודית זו, אנו שואפים לחקור את ביצועי הצמיחה של הצמחים בתנאי מיקרו-כבידה. בנוסף, אנו נחקור אתחווית טעימת צמחי עדשית המים טריים בתנאי מיקרו-כבידה. 

• ניסוי זה מהווה חלק בלתי נפרד ממשימת 'רקיע' ועבר את סקרי התיכון והבטיחות, אך בשל פערים טכנולוגיים, הניסוי מתוכנן להתבצע בתחנת החלל במאי 2022 במסגרת טיסת המטען Spx-25 ומלווה על ידי משימת רקיע.
• חוקר ראשי:  ד"ר דובי שחל, GreenOnyx LTD.

 

3. כוחה של המורינגה

מטרת הניסוי הוא לבדוק את האפשרות להשתמש באבקת זרעי מורינגה (שסופחת את המזהמים) וחתיכות נחושת (שהורגים את החיידקים) לטיהור המים בחללית. זוהי דרך פשוטה וזולה לטהר מים במקום הדרכים המוצעות כיום. במידה ונצליח לטהר מים באמצעות זרעי המורינגה והנחושת, נוכל להשתמש בשיטה זו למשימות חלל ארוכות טווח ולשימוש בתחנת החלל. כמו כן, מסקנות הניסוי יוכלו לשפר את טיהור המים בארצות מתפתחות. בנוסף, במידה והתוצאות יהיו מוצלחות, הדבר יוכלו לשמש בסיס לגידול הצמח בתחנת החלל ואולי אפילו במאדים, שכן הוא יוכל לשמש כמזון שהוא "סופר פוד" ומצד שני יוכלו להשתמש בזרעים שלו לטיהור מים.

• ניסוי זוכה גמר תוכנית ספייסלאב 2021 – ישיבת אמי"ת צפת. 
• חוקר ראשי: בית הספר אמי"ת צפת כחלק מתכנית "ספייס-לאב" קרן רמון.

 

4. Nano Ghosts 

נאנו תאי רפאים (Nano Ghost) הינם תאים נאנומטרים (נאנומטר - יחידת מידה של אורך ששווה מיליארדית המטר) המופקים מקרומי תאי גזע מזנכימליים (תאי גזע הם תאים אשר לא עברו התמחות לסוג מסויים של רקמה) הנמצאים בכל אברי הגוף וידועים כתאים בעלי התפקידים הבאים:  ריפוי איבר פצוע בגוף עצמו, יצור חומרים המסייעים לתאים אחרים לשרוד ולהתחלק ועצירת  תגובות חיסוניות. במילים אחרות, מטרתם לסייע בעצירת התפשטות זיהומים.

בניסוי זה יבחנו את התאים בתנאי מיקרוכבידה, הן  כשהם עטופים בפולימר PEG  והן כשהם אינם עטופים בפולימר PEG לשם השוואה.

• ניסוי זוכה גמר תוכנית ספייסלאב 2021 – דקל וילנאי מעלה אדומים. 
• חוקר ראשי: בית הספר דקל וילנאי מעלה אדומים כחלק מתכנית "ספייס-לאב" קרן רמון.